Senin, 29 Agustus 2011

Pati Singkong Termodifikasi

Oleh : Nela Agustin Kusuma Wardani
Singkong
Ketela Pohon (Manihot esculenta Crantz) merupakan tanaman pangan yang berasal dari benua Amerika berupa perdu, memiliki nama lain ubi kayu, singkong, kasepe, dalam bahasa inggris cassava. Ketela pohon termasuk famili Euphorbiaceae yang umbinya dimanfaatkan sebagai sumber karbohidrat dan daunnya dikonsumsi sebagai sayuran Di Indonesia, ketela pohon menjadi makanan bahan pangan pokok setelah beras dan jagung (Lidiasari, 2006).
Singkong merupakan umbi atau akar pohon yang panjang dengan rata-rata diameter 2-3cm dan panjang 50–80 cm tergantung dari varietas singkong yang ditanam. Daging umbinya berwarna putih kekuning-kuningan. Umbi singkong tidak tahan disimpan lama walau didalam lemari pendingin. Gejala kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru gelap akibat terbentuknya asam sianida yang bersifat racun bagi manusia. Umbi singkong merupakan sumber energi yang kaya karbohidrat namun sangat miskin protein. Sumber Protein terdapat pada daun singkong karena mengandung asam amino dan metionin.

Gambar 1. Singkong

2.2 Pati
Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik, yang banyak terdapat pada tumbuhan terutama pada biji-bijian, umbi-umbian. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai atom karbonnya, serta lurus atau bercabang (Jane, 1995; Koswara, 2006). Dalam bentuk aslinya secara alami pati merupakan butiran-butiran kecil yang sering disebut granula. Bentuk dan ukuran granula merupakan karakteristik setiap jenis pati, karena itu digunakan untuk identifikasi. Pati tersusun paling sedikit oleh tiga komponen utama yaitu amilosa, amilopektin dan material antara seperti, protein dan lemak Umumnya pati mengandung 15–30% amilosa, 70–85% amilopektin dan 5–10% material antara. Struktur dan jenis material antara tiap sumber pati berbeda tergantung sifat-sifat botani sumber pati tersebut (Greenwood dkk., 1979). Pati memiliki kekurangan pada proses pengolahan (Pomeranz, 1985), di antaranya adalah:
·         Kebanyakan pati alami menghasilkan suspensi pati dengan viskositas dan kemampuan membentuk gel yang tidak seragam (konsisten). Hal ini disebabkan profil gelatinisasi pati alami sangat dipengaruhi oleh iklim dan kondisi fisiologis tanaman, sehingga jenis pati yang sama belum tentu memiliki sifat fungsional yang sama.
·         Kebanyakan pati alami tidak tahan pada pemanasan suhu tinggi. Dalam proses gelatinisasi pati, biasanya akan terjadi penurunan kekentalan suspensi pati (viscosity breakdown) dengan meningkatnya suhu pemanasan. Apabila dalam proses pengolahan digunakan suhu tinggi (misalnya pati alami digunakan sebagai pengental dalam produk pangan yang diproses dengan sterilisasi), maka akan dihasilkan kekentalan produk yang tidak sesuai.
·         Pati tidak tahan pada kondisi asam. Pati mudah mengalami hidrolisis pada kondisi asam yang mengurangi kemampuan gelatinisasinya. Pada kenyataannya banyak produk pangan yang bersifat asam dimana penggunaan pati alami sebagai pengental menjadi tidak sesuai, baik selama proses maupun penyimpanan. Misalnya, apabila pati alami digunakan sebagai pengental pada pembuatan saus, maka akan terjadi penurunan kekentalan saus selama penyimpanan yang disebabkan oleh hidrolisis pati.
·         Pati alami tidak tahan proses mekanis, dimana viskositas pati akan menurun adanya proses pengadukan atau pemompaan.
Kelarutan pati yang terbatas di dalam air. Kemampuan pati untuk membentuk tekstur yang kental dan gel akan menjadi masalah apabila dalam proses pengolahan diinginkan konsentrasi pati yang tinggi namun tidak diinginkan kekentalan dan struktur gel yang tinggi.
Gel pati alami mudah mengalami sineresis (pemisahan air dari struktur gelnya) akibat terjadinya retrogradasi pati, terutama selama penyimpanan dingin. Retrogradasi terjadi karena kecenderungan terbentuknya ikatan hidrogen dari molekul-molekul amilosa dan amilopektin selama pendinginan sehingga air akan terpisah dari struktur gelnya. Sineresis ini akan menjadi masalah apabila pati alami digunakan pada produk pangan yang harus disimpan pada suhu rendah (pendinginan/pembekuan).

Pati Singkong (Tapioka)
Pati singkong adalah pati yang didapatkan dari umbi singkong (Manihot utilissima). Sampai saat ini, pati singkong telah banyak dieksploitasi secara komersial dan masih merupakan sumber utama kebutahan pati. Pati yang diperoleh dari ekstraksi umbi singkong ini akan memberikan warna putih jika diekstraksi secara benar. Pati singkong memiliki granula dengan ukuran 5-35 μm dengan rata-rata ukurannya di atas 17 μm (Samsuri, 2008).
Granula pati singkong akan pecah apabila dipanaskan pada suhu gelatinisasinya. Pati singkong mengandung 83% amilopektin yang mengakibatkan pasta yang terbentuk menjadi bening dan kecil kemungkinan untuk terjadi retrogradasi. Suhu gelatinisasi pada 62-73OC, sedangkan suhu pembentukan pasta pada 63OC. Menurut Santoso, Saputra, dan Pambayun (2004), pati singkong relative mudah didapat dan harganya yang murah.
Pati dapat diekstrak dengan berbagai cara, berdasarkan bahan baku dan penggunaan dari pati itu sendiri. Untuk pati dari ubi-ubian, proses utama dari ekstraksi terdiri perendaman, disintegrasi, dan sentrifugasi. Perendaman dilakukan dalam larutan natrium bisulfit pada pH yang diatur untuk menghambat reaksi biokimia seperti perubahan warna dari ubi. Disintegrasi dan sentrifugasi dilakukan untuk memisahkan pati dari komponen lainnya (Cui, 2005 dalam Wahyu, 2008).

Pati Termodifikasi
Secara umum, pati terbagi menjadi dua kelompok yaitu pati asli dan pati termodifikasi. pati alami memiliki kekurangan yang sering menghambat aplikasinya di dalam proses pengolahan pangan, sehingga diperlukan modifikasi terhadap pati untuk menutupi kekurangannya. Pati termodifikasi adalah pati yang gugus OH-nya telah mengalami perubahan reaksi kimia (Munawaroh, 1998). Menurut Charalambous (1995), menyatakan bahwa amilosa dan amilopektin mempunyai perbedaan pada sifat kelarutannya dalam air. Amilosa sulit terlarut dan tidak stabil pada larutan air, membentuk agregat dan akan mengalami pengerasan (retrogradasi) tidak seperti amilopektin, karena cabang dari struktur lebih stabil dan lebih sedikit mengalami pengerasan.
Pada pengolahan pangan, produk pati dan turunan pati mempunyai nilai nutrisi dan memberikan sifat fungsional. Pati dan turunannya mengatur atau mengontrol keindahan dan sifat organoleptik dari beberapa proses pengolahan pangan. Penambahan pati termodifikasi atau turunan pati ke dalam makanan bertujuan untuk memudahkan proses pengolahan, pemberi tekstur, pengental, mengatur kadar air, konsistensi, dan stabilitas daya simpan serta menghasilkan kenampakan yang diinginkan (Hui, 1992).
Tabel 2. Pati Modifikasi pada Industri Makanan
No.
Pati Termodifikasi
Sifat Umum
Contoh Penggunaan
1.
Pregelatinisasi
Larut dalam air dingin
Campuran cake, makanan ringan
2.
Cross-linked
-          Menunda pengentalan
-          Stabil pada range pH yang besar dan suhu tinggi
-          Clarity
-          Kestabilan freeze dan thaw
-          Menguatkan granula
-          Meningkatkan viskositas
-          Tahan terhadap pengadukan
-      Pengisi pie
-      Soup, saus, kuah
-      Makanan beku
-      Makanan kaleng
-      Salad dressing
3.
Bleached
-          Oxidized
-          Pemutihan warna
-          Sterilisasi

4.
Converted starch
-          Thin bolling
-          Dextrins
-          Oxidized
-          Hydrolyzed
-          Menurunkan viskositas
-          Fluidity
-          Dry roasted
-          Creaminess
-          Short body
-          Jellies
-          Lemmon cord
-          Pastilles

5.
Stabilized
-          Menahan retrogradasi
-          Menambah sifat fungsional yang spesifik
-          Stabil pada suhu rendah
-          Makanan kaleng
-          Makanan beku
Sumber : Andriani (2000)

Modifikasi pati dapat dilakukan dengan cara memotong struktur molekul, menyusun kembali struktur molekul, oksidasi, atau melakukan substitusi gugus kimia pada molekul pati (Wurzburg 1989). Modifikasi tapioka sudah banyak dilakukan dengan berbagai metode, seperti asilasi dan pragelatinisasi pati dengan asam stearat untuk matriks flavor (Varavinit et al. 2001), asilasi pati dengan asam propionat dicampur dengan poliester poliuretan untuk dijadikan film (Santayonan dan Wootthikanokkhan 2003), hidrolisis dengan HCl untuk memperoleh tingkat kristal yang tinggi (Atichokudomchai et al. 2001, 2002), hidrolisis dengan HCl dan reaksi silang dengan natrium trimetafosfat untuk pembuatan tablet (Atichokudomchai dan Varavinit 2003), reaksi silang dengan fosfor oksiklorida (Khatijah 2000), dekstrin, seperti K4484 yang merupakan dekstrin tapioka, serta pati termodifikasi (seperti flomax 8) untuk dijadikan matriks (National Starch 2005). 

Pemanfaatan Pati Tapioka Termodifikasi dalam Bidang Pangan
a. Pembuatan Bakso Daging Sapi
Menurut hasil penelitian Widyastuti, dkk (2011), penggunaan pati modifikasi dapat meningkatkan kualitas bakso daging sapi. Disarankan bahwa untuk pengolahan bakso daging sapi dengan kualitas baik dapat menggunakan bahan pengisi tapioka 10 persen atau pati kentang 5 persen dengan suhu perebusan 90oC, dan untuk meningkatkan kualitas bakso dapat digunakan bahan pengisi kombinasi antara tapioka alami dan tapioka modifikasi (5 ;5, p/p) atau pati kentang modifikasi 5 persen.
b. Swelling Power
Pati jika dimodifikasi secara kimia dengan minyak jahe akan terbentuk ikatan cross-linking yaitu terbentuknya ikatan kovalen yang memperkuat ikatan hidrogen yang sudah ada. Terjadinya cross-linking ini berpengaruh terhadap kekentalan, waktu gelatinisasi dan swelling.
 Menurut penelitian Adity (2009), semakin kecil perbandingan pati dan air maka nilai swelling power dan nilai kelarutan semakin besar. Semakin besar volume minyak jahe maka swelling power dan kelarutan cenderung meningkat.  Modifikasi pati dengan menggunakan minyak jahe menghasilkan pati termodifikasi dengan nilai swelling power tertinggi 19,60 dengan perbandingan pati : air : minyak jahe adalah 300:500:0,2 dan nilai kelarutan tertinggi 10,55% pada perbandingan pati : air : minyak jahe adalah 300:300:0,3.
c. Pati Tapioka Termodifikasi Mendekati Nilai Gandum 
Pudjihastuti (2010) dalam pelnelitiannya menyatakan bahwa kondisi akhir reaksi hidrolisis yang paling baik seperti konsentrasi asam, lama penyinaran dengan UV, dan lama pengeringan hasil berturut–turut yaitu 1%, 20 menit, dan 5 jam. Hasil analisis dari kondisi tersebut didapat viskositas, swelling power, kelarutan, baking ekspansi ,dan hardness tengah serta hardness dinding berturut–turut 4,500 dPa’s; 25,75; 2,27%; 3,81 ml/gr; 169,02 gf dan 305,35 gf.
Hasil dari penelitian tersebut menunjukkan perubahan pada sifat psikokimia dan rheologi yang cukup signifikan antara pati termodifikasi dengan pati sebelum modifikasi dan gandum. Ini terlihat dari meningkatnya nilai swelling power dan baking ekspansi serta menurunnya viskositas dan hardness dari pati bila dibandingkan dengan sebelum mengalami modifikasi. Nilai swelling power, baking ekspansi, viskositas serta hardness dari pati hasil modifikasi nilainya mendekati nilai dari gandum, ini mengisyaratkan bahwa pati hasil modifikasi dapat dipakai sebagai pengganti atau untuk subtitusi kebutuhan akan gandum.

d. Modifikasi Cassava Starch Dengan Proses Acetylasi Asam Asetat Untuk Produk Pangan
Dewasa ini metode yang banyak digunakan untuk memodifikasi pati adalah modifikasi dengan asam, modifikasi dengan enzim, modifikasi dengan oksidasi dan modifikasi ikatan silang. Setiap metode modifikasi tersebut menghasilkan pati termodifikasi dengan sifat yang berbeda-beda. Modifikasi dengan acetylasi menghasilkan produk dengan swelling power, solubility dan viskositas yang lebih tinggi daripada tepung tapioka. Selain itu proses modifikasi dengan acetylasi membutuhkan biaya yang lebih rendah, sehingga lebih menguntungkan apabila digunakan pada industri pangan.
Dari hasil penelitian Artiani dan Yohanita (2011), diperoleh hubungan bahwa semakin lama waktu reaksi dan bertambahnya pH awal larutan, kadar karboksil yang terkandung dalam starch acetate semakin tinggi, sehingga mengakibatkan peningkatan swelling power dan peningkatan % solubility. Kondisi operasi yang menghasilkan starch acetate paling baik adalah pada pH larutan awal 8 dan reaksi dijalankan pada suhu operasi 45 oC waktu operasi 90 menit.

e. Pasta Cabai
Pasta cabai merupakan salah satu usaha diversifikasi produk olahan cabai merah dengan penambahan bahan-bahan lain seperti asam sitrat, natrium benzoat sebagai pengawet, dan untuk mempertahankan konsistensi pasta cabai digunakan bahan pengental. Bahan pengental yang umum digunakan adalah dari kelompok pati. Pati yang selama ini digunakan sebagai bahan pengental mempunyai beberapa kelemahan. Untuk mengatasi kelemahan pati, maka dilakukan modifikasi pati dengan menambahkan bahan kimia tertentu. Dengan adanya pati modifikasi dapat menghasilkan pasta yang tahan pada perlakuan panas, pengadukan dan asam, dan memperbaiki stabilitas pati dibawah kondisi pengolahan yang keras.
Dari hasil penelitian Arbaningsih (2003), didapatkan kombinasi perlakuan terbaik yaitu; jenis pati modifikasi dari tapioka dengan konsentrasi 2% dan didapatkan kadar air pasta cabai sebesar 73,58%, dengan total padatan sebesar 29,7 % dengan viskositas sebesar 3823,33 poise. Kadar total karoten pasta cabai sebesar 0,673%, dengan kadar vitamin C sebesar 3,55 % dan NKA sebesar 9,73 % dan NPA 61,96%, serta penilaian organoleptik kenampakan 3,4 (menarik), warna 4,45 (merah), dan aroma 2,9 (menyengat).

f. Silodekstrin dari Pati Tapioka
Silodekstrin merupakan oligosakarida non-pereduksi produk modifikasi pati dengan striktur kimia berbentuk cincin, dan terbentuk melalui proses siklisai oleh aktivitas CGTase (Cylodextrin glicosil transferase). Pada industri pangan dan kosmetika, silodekstrin digunakan sebagai antioksidan dan perbaikan tekstur serta stabilitas flavor produk.
Tapioka adalah salah satu sumber pati yang sangat potensial untuk produksi silodekstrin. Namun, kandungan amilopektin yang tinggi (87%) menyebabkan CGTase kesulitan dalam melakukan aktivitas karena enzim ini lebih optimal aktivitasnya pada molekul rantai lurus (amilosa), sehingga tapioka ini perlu dilakukan modifikasi untuk memotong rantai cabangnya. Pemotongan rantai cabang ini menggunakan enzim debranching yaitu enzim isoamilase (glikogen 6-glukanohidro-lase EC. 3.2.1.68) dan  pullulanase (pullulan 6-glukano-hidrolase, EC. 3.2.1.41) ( Nakamura et al, 1989, Okada et al, 1994 dalam Laga, 2011).

 
DAFTAR PUSTAKA


Atichokudomchai, N., S. Shonbsngob, P. Chinachoti, and S. Varavinit. 2001. A Study Of Some Physicochemical Properties Of Highcrystalline Tapioca Starch. Starch/Starke 53: 577−581
Dziezak, J.D. 1988. Microencapsulation and Encapsulated Ingredient. J. Food Tech April 136-151
Greenwood, C.T. dan D.N. Munro.,1979. Carbohydrates. Di dalam R.J. Priestley,ed. Effects of Heat on Foodstufs. Applied Seience Publ. Ltd., London.
Jane, J.. 1995. Starch Properties, Modifications, and Application, Journal of Macromolecular Science. Part A.32:4,751-757.
Khatijah, I. 2000. Effect of Reaction pH and Concentration of Phosphorus Oxychloride on Cross-linking of Tapioca Starch (abstract). J. Trop. Agric. Food Sci. 28: 95−100.
Koswara. 2006. Teknologi Modifikasi Pati. Ebook Pangan.
Laga, Amran. 2011. Produksi Silodekstrin dari Substrat Tapioka dengan Menggunakan Pullulanase dan CGTase secara Simultan. J. Tek Ind Pert. Vol : 18 (2), 99-105
Murtini,E.S. 2007. Teknologi Pengolahan Umbi dan Serealia. Malang: Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya.
National Starch. 2005. Esterified Starch Specification. www.universal_starch.com. [24 Agustus 2009].
Pomeranz,Y. 1985. Functional Properties of Food Components. Academic Press, Inc.
Pribadi, E.R., M.Hasanah, dan Sudiarto. 2002. Kelayakan Usaha Tani dan Pengolahan Garut di Jawa Timur. Buletin Tanaman Rempah dan Obat Vol. XIII no. 1 2002. http://balittro.litbang.deptan.go.id [22 Januari 2009].
Rahadian, Didit. 2003. Pemanfaatan Pati Garut Kultivar Banan sebagai Substrat dalam Proses Produksi Silodekstrin. Bogor : Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
Rukmana,R. 2000. Garut: Budidaya dan Pasca Panen. Yogyakarta: Kanisius.
Satyo, Wahyu Budi. 2005. Pemanfaatan Pati Garut Kultivar Creole sebagai Substrat dalam Proses Produksi Silodekstrin. Bogor : Fakultas Teknologi Pertanian Bogor
Tim Penulis. 2011. Talas.  Kantor Deputi Menegristek Bidang Pendayagunaan dan Pemasyarakatan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Gedung II Lantai 6 BPP Teknologi, Jl. M.H. Thamrin 8 Jakarta 10340 Tlp. 021 316 9166~69, Fax. 021 316 1952, http://www.ristek.go.id
Varavinit, S., N. Chaokkasem, and S. Shobsngob. 2001. Studies of Flavor Encapsulation by Agents Produced from Modified Sago and Tapioca Starches. Starch/Starke 53: 281−287.
Wurzburg, O.B. 1989. Modified Starches. Properties and Uses. CRC Press, Boca Raton, Florida.
Yunianto, Prasetyawan dkk. 2000. Pengaruh pH dan Suhu Terhadap Produksi b-Siklodekstrin Glikosiltransferase (b-Cgt-Ase) Oleh Bacillus Sp. Bk-1.
Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia 2000, Vol. 2, No. 2 hal. 27-31. /HUMAS-BPPT/ANY




5 komentar:

  1. artikel yang menarik.
    mampir sis ke jurnal-biru.blogspot.com

    BalasHapus
  2. Sama2 Jurnal Biru...=)
    Ini blog yg baru aq buat, semoga apa yg aq tulis bs bermanfaat...=D

    BalasHapus
  3. kalo mau beli pati tapioka termodifikasi dmana yaa?
    makashy..:)

    BalasHapus
  4. Hallo de'uyun..=)
    Coba ke toko kue terdekat, kemungkinan sudah dijual bebas. ato mungkin bs hubungi Koperasi gemah ripah loh jinawi di trenggalek jawa timur...
    Saya dan tim juga akan membuat pabrik mocaf (modified cassava flour) sendiri, namun masih tahap perencanaan..=)

    BalasHapus
  5. hmm-
    maksud saya adalah flomax 8.,selain d national starch.,mungkin ada yg lain kah?yang bs beli eceran..^^

    BalasHapus